(57)【要約】【課題】容易に、かつ短時間で汚泥から固形分を分離することができる汚泥処理装置及び汚泥処理方法を提供する。【解決手段】浚渫船１１で湖底等の汚泥を浚渫し、この汚泥を含む汚濁水を、送泥管１２を介して汚泥供給口１ａから混合槽１に流入させる。また、調整弁５の開度を調整して、混合槽１内での汚濁水の滞留時間が３０秒間〜６０秒間程度になるようにする。そして、混合槽１中の汚濁水に対して凝集剤供給装置２から所定の凝集剤を供給する。このとき、汚濁水と凝集剤とが効率よく混合するように、エアを用いて凝集剤の拡散吹き付けを行う。凝集剤としては、所定の凝集主剤に対して、ゼオライト粉粒体５〜２０重量部及び／又はカチオン系凝集剤１〜３０重量部が均一に配合されてなるものを用いる。【選択図】  図１
2005007250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚泥を浚渫する浚渫手段と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合手段と、
前記混合手段から排出された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留手段と、
を有し、
前記凝集剤は、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してゼオライト粉粒体が５〜２０重量部均一に配合されてなることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項２】
汚泥を浚渫する浚渫手段と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合手段と、
前記混合手段から排出された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留手段と、
を有し、
前記凝集剤は、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してカチオン系凝集剤が１〜２０重量部均一に配合されてなることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項３】
汚泥を浚渫する浚渫手段と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合手段と、
前記混合手段から排出された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留手段と、
を有し、
前記凝集剤は、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してゼオライト粉粒体５〜２０重量部とカチオン系凝集剤１〜３０重量部が均一に配合されてなることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項４】
汚泥を浚渫する浚渫手段と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合手段と、
前記混合手段から排出された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留手段と、
を有し、
前記凝集剤は、硫酸アルミニウム３０重量部、硫酸カルシウム５０重量部、炭酸ナトリウム２０重量部、セメント１０重量部、ゼオライト粉粒体１０重量部及びカチオン系凝集剤１０重量部が均一に配合されてなることを特徴とする汚泥処理装置。
【請求項５】
前記混合手段は、角筒状の混合槽と、前記混合槽の内側面に取り付けられた障害板と、を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項６】
前記混合手段は、エアの吹き付け及び拡散によって前記凝集剤を前記汚泥に混合することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項７】
前記滞留手段は、地表を掘削して形成された沈殿槽を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項８】
前記滞留手段は、沈殿層と、前記沈殿槽の表面に張られたシート材と、を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項９】
前記滞留手段は、底開船を有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の汚泥処理装置。
【請求項１０】
汚泥を浚渫する浚渫工程と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合工程と、
前記凝集剤を混合された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留工程と、
を有し、
前記凝集剤として、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してゼオライト粉粒体が５〜２０重量部均一に配合されてなるものを用いることを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項１１】
汚泥を浚渫する浚渫工程と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合工程と、
前記凝集剤を混合された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留工程と、
を有し、
前記凝集剤として、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してカチオン系凝集剤が１〜２０重量部均一に配合されてなるものを用いることを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項１２】
汚泥を浚渫する浚渫工程と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合工程と、
前記凝集剤を混合された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留工程と、
を有し、
前記凝集剤として、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してゼオライト粉粒体５〜２０重量部とカチオン系凝集剤１〜３０重量部が均一に配合されてなるものを用いることを特徴とする汚泥処理方法。
【請求項１３】
汚泥を浚渫する浚渫工程と、
前記汚泥を一方向に流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合工程と、
前記凝集剤を混合された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留工程と、
を有し、
前記凝集剤として、硫酸アルミニウム３０重量部、硫酸カルシウム５０重量部、炭酸ナトリウム２０重量部、セメント１０重量部、ゼオライト粉粒体１０重量部及びカチオン系凝集剤１０重量部が均一に配合されてなるものを用いることを特徴とする汚泥処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海洋、湖沼、ダム等における浚渫工事に好適な汚泥処理装置及び汚泥処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、浚渫工事を行う際には、すくい上げられた汚泥を陸上等に運搬し、そこに放置する方法が多く行われている。しかし、この方法では、汚泥から大量の汚水が流れ出し、環境への影響が懸念される。このような懸念があるにも拘わらず、このような方法が採られているのは、浚渫と水質の改善とは互いに個別の工事であって浚渫を行っている間は、濁った水が流れ出しても仕方がないという考え方が一般的になっているからである。
【０００３】
しかし、環境問題が大きくなるに連れ、凝集剤を用いてできるだけ汚水が排出されないようにした浚渫工事も行われるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の凝集剤を用いた浚渫工事を行った場合には、以下のような種々の問題点がある。
【０００５】
（１）凝集剤を用いた処理に時間がかかり、工費も高くなってしまう。
（２）排水の水素イオン濃度を調整して中性にするための前処理が必要である。
（３）凝集沈殿後に硬化が進んでしまい、すすみ取り出しが困難である。
（４）凝集剤を用いて凝集沈殿に要する時間は十分ではない。
（５）汚泥を産業廃棄物として処分しなければならないため多額の処分費が必要である。
【０００６】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、容易に、かつ短時間で汚泥から固形分を分離することができる汚泥処理装置及び汚泥処理方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００８】
本願発明に係る汚泥処理装置は、汚泥を浚渫する浚渫手段と、前記汚泥を一方向に流通させながら、即ち滞留させることなく流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合手段と、前記混合手段から排出された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留手段と、を有し、前記凝集剤は、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してゼオライト粉粒体５〜２０重量部及び／又はカチオン系凝集剤１〜３０重量部が均一に配合されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る汚泥処理方法は、汚泥を浚渫する浚渫工程と、前記汚泥を一方向に流通させながら、即ち滞留させることなく流通させながら、前記汚泥に凝集剤を混合する混合工程と、前記凝集剤を混合された汚濁水を滞留させ、前記汚濁水の固液分離を行う滞留工程と、を有し、前記凝集剤として、硫酸アルミニウム２０〜４０重量部、硫酸カルシウム３０〜６０重量部と、ｐＨ調整剤として前記硫酸アルミニウムに対して重量比で約３：２の割合のアルカリ金属炭酸塩と凝集フロック沈降剤としてセメント粉末５〜１５重量部が配合された凝集主剤に対してゼオライト粉粒体５〜２０重量部及び／又はカチオン系凝集剤１〜３０重量部が均一に配合されてなるものを用いることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る汚泥処理装置を示す模式図である。
【００１１】
本実施形態に係る汚泥処理装置には、汚泥供給口１ａから汚泥が供給される混合槽１、この混合槽１中に凝集剤を供給する凝集剤供給装置２、及び混合槽１から排出された汚濁水が流入する沈殿槽（滞留手段）３が設けられている。混合槽１及び凝集剤供給装置２から混合手段が構成されている。混合槽１の形状は、例えば角筒状である。混合槽１の内部には、障害板（邪魔板）４が取り付けられ、混合槽１の排出口１ｂには汚濁水の排出速度を調整する調整弁５が設けられている。また、沈殿槽３の内部には、適当な間隔で複数個の汚濁水静止板６が、沈殿槽３の底から離間して取り付けられている。汚泥供給口１ａには、例えば浚渫船（浚渫手段）１１から延びる送泥管１２が繋げられる。
【００１２】
次に、このように構成された汚泥処理装置を用いた汚泥処理方法について説明する。この方法では、先ず、浚渫船１１で湖底、海底、ダム底等の汚泥を浚渫し、この汚泥を含む汚濁水を、送泥管１２を介して汚泥供給口１ａから混合槽１に流入させる。また、調整弁５の開度を調整して、混合槽１内での汚濁水の滞留時間が３０秒間〜６０秒間程度になるようにする。なお、混合槽１内での汚濁水の流れは、重力の作用によって鉛直下向きとなるが、障害板４のために不規則になる。そして、このような不規則な流れをなしている汚濁水に対して凝集剤供給装置２から所定の凝集剤を供給する。このとき、汚濁水と凝集剤とが効率よく混合するように、エアを用いて凝集剤の拡散吹き付けを行う。凝集剤の組成については、後述する。
【００１３】
３０秒間〜６０秒間程度の混合槽１内での滞留のために、凝集剤と混ざり合った汚濁水の固液分離が進行し始め、その後、汚濁水は重力の作用によって排出口１ｂから沈殿槽３内に排出される。
【００１４】
沈殿槽３では、汚泥中の固形分が沈殿する。このとき、本実施形態では、沈殿槽３内に、複数の静止板６が取り付けられているため、沈殿物（固形分）の堆積が沈殿槽３の隅部に集中することなく、沈殿物は各静止板６の手前に満遍なく堆積する。なお、沈殿槽３での固液分離にかかる時間は５分間〜１０分間程度である。
【００１５】
固液分離後には、沈殿槽３内の清水は浚渫を行っている海洋、湖沼、ダム等に戻し、固形分は、例えばそのまま埋め立て等に用いることができる。また、後述のように、本実施形態で用いている凝集剤の作用により、分離された後の固形分は疎水化されており、水と再度混ざり合うことはなく、脱水性が高く、自重で脱水する。更に、含水率は８５％以下と低くなる。このため、沈殿槽３を、海洋、湖沼、ダム等の周辺の土地を掘削して作製している場合には、雨が降ってもそこから汚濁水が流れ出すことはない。このため、そのまま固形分を沈殿槽３内に放置することも可能である。更に、シート材を用いて沈殿槽３を構成している場合には、脱水後の固形分をリサイクル土として用いることも可能である。更に、沈殿槽３として底開船を用いている場合には、湖沼、海洋等の問題の生じない区域に投棄することも可能である。
【００１６】
次に、凝集剤の組成について説明する。この凝集剤は、硫酸アルミニウム、硫酸カルシウム、アルカリ金属炭酸塩及びセメント粉末の配合物を主剤とし、これにゼオライト粉粒体及び／又はカチオン系凝集剤を添加してなるものである。
【００１７】
凝集主剤は、硫酸アルミニウム：２０〜４０重量部及び硫酸カルシウム：３０〜６０重量部を含有し、汚濁水のｐＨ低下を５〜９の範囲に調整する炭酸ナトリウム等のアルカリ金属炭酸塩が硫酸アルミニウムに対する重量比で約３：２の割合で添加され、更に凝集フロックの強化と沈降性を向上させるセメント粉末が５〜１５重量部配合されている。ここで、硫酸アルミニウムの含有量が２０重量部未満であると凝集力が不十分となり、４０重量部を超えると白濁する。また、硫酸カルシウムの含有量が３０重量部未満であるとフロックが小さ過ぎ、６０重量部に近づくにつれて白濁が増す。但し、このような凝集主剤を単独で使用した場合、生成フロックが微細で上澄みに微細粒子が浮遊するので、固液分離後の水の清澄度は低い。
【００１８】
このような凝集主剤に対し、ゼオライト粉粒体をすると、ゼオライト粉粒体自体がフロックの核を形成することからフロックの生長が促進され、より大きく強いフロックが形成され、脱水工程における水分離性が向上する。更に、ゼオライトのイオン交換能力によって、凝集反応に伴って増加する汚濁水中の硫酸イオンやカルシウムイオンが減少する。この結果、上述のように、ゼオライトを含有しない場合には、凝集主剤中の硫酸アルミニウム及び硫酸カルシウムの含有量が、夫々４０重量部、６０重量部に近づくにつれて上澄み水は白濁するが、ゼオライトを添加することにより、白濁が低減されて高い清澄度が得られるようになる。なお、ゼオライト粉粒体の添加量は５〜２０重量部の範囲であり、好ましい範囲は８〜１５重量部である。
【００１９】
また、凝集主剤にカチオン系高分子凝集剤を添加することにより、有機質を含有する被処理水に対しても有効に作用させることが可能になり、無機系、有機系両水質及びこれらの混合水質に対しても良好な凝集効果が得られるようになる。
【００２０】
更に、凝集主剤にゼオライト及びカチオン系高分子凝集剤を共に添加した場合には、カチオン系凝集剤によって低下する汚濁水の過剰なｐＨの低下がゼオライトによって防止される。このため、より多量のカチオンポリマーを混入しても、ｐＨが必要以上に低下することがない。なお、カチオン系高分子凝集剤により得られる効果は、その添加量が１重量部でも得られるのに対し、その添加量が約３０重量部を超えると、水の分離性が極めて低下してしまう。このため、カチオン系高分子凝集剤の多量添加（３０重量部以上の添加）は、特殊な用途に限定される。
【００２１】
最も好ましい凝集剤の組成は、硫酸アルミニウム：３０重量部、硫酸カルシウム：５０重量部、炭酸ナトリウム：２０重量部の割合の混合物を１００としてポルトランドセメント：１０重量部、ゼオライト粉粒体：１０重量部及びカチオン系有機高分子凝集剤：１０重量部である。
【００２２】
上述の実施形態ではこのような凝集剤を用いているため、固液分離に要する時間を著しく短縮することができる。例えば、１分間当たり１０ｔ（１時間当たり６００ｔ）もの汚濁水の処理を行うことができるようになる。また、汚濁水のｐＨ調整のための前処理を行う必要もない。
【００２３】
なお、凝集剤の投入量は、重量比で汚濁水の１／１００００〜１／５０００程度とすることが好ましい。
【００２４】
また、沈殿槽３の上端に切り欠き等を形成しておくと共に、この切り欠きから溢れ出た固液分離後の水を混合槽１に再度流入させる配管及びポンプ等からなる循環手段を設けておくことが好ましい。このような切り欠き及び循環手段を設けることにより、固液分離後の水の表面に漂う浮遊物を再度混合槽中で処理することが可能となり、沈殿槽３から排出される水の清浄度をより一層高いものとすることが可能となる。
【００２５】
【実施例】
（第１の試験例）
次に、本願発明者が実際に行った試験の内容及び結果について説明する。この試験では、海底に埋まっている文化財を確認するための浚渫を行った。諸条件は表１に示すとおりである。
【００２６】
【表１】
2005007250.tif 000003
【００２７】
そして、処理前後で懸濁物質（ＳＳ）の濃度を測定すると共に、処理後のｐＨを測定した。この結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
2005007250.tif 000004
【００２９】
このように、極めて高い処理能力（速い処理速度）で汚濁液の処理を行うことができ、時間の短縮及びコストの削減が可能であった。また、ｐＨも適切な値になっており、前処理は不要であった。更に、固液分離後の沈殿物（固形分）は、疎水化されており、粘性がなく海水と再度混ざり合うことがないことが確認できたため、沖合に投棄した。
【００３０】
（第２の試験例）
第２の試験例では、沼の底の浚渫を行った。処理前後でｐＨ等を測定した結果、表３に示すような結果が得られた。
【００３１】
【表３】
2005007250.tif 000005
【００３２】
このように、第２の試験例では、懸濁物質（ＳＳ）、ＢＯＤ、ＣＯＤ及び大腸菌群数を著しく低減することができた。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、容易に、かつ短時間で、海洋、湖沼、ダム等の底に溜まっている汚泥を浚渫して固形分を分離することができる。このため、処理時間を短縮し、費用を低減することができる。また、この処理に当たって、汚濁水の周辺への拡散を防止することができ、水質を改善することもできる。そして、分離された固形分を産業廃棄物として処理するだけでなく、リサイクル土として再利用することも可能である。従って、環境保全にも貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る汚泥処理装置を示す模式図である。
【符号の説明】
１：混合槽
２：凝集剤供給装置
３：沈殿槽
４：障害板
５：調整弁
６：静止板
１１：浚渫船
１２：送泥管
【図１】
2005007250.tif 000006